專利名稱：一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于熱交換設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于核電站一二回路的樞紐設(shè)備的
一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前廣泛應(yīng)用于核電站一回路系統(tǒng)的U型管蒸汽發(fā)生器，其一次側(cè)冷卻劑包容邊 界的主要構(gòu)件包括一回路進出口、隔板、管板、U型管管束。其中蒸汽發(fā)生器的下封頭由 一塊隔板分割成熱冷兩個水室，它們通過蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的進出口分別與一回路冷卻劑 熱、冷段管道相連接；從蒸汽發(fā)生器入口接管進入熱室的一次側(cè)冷卻劑經(jīng)由下封頭的熱室 側(cè)管板上升進入倒U型管管束的上升段，循環(huán)至U型管頂端后一次側(cè)冷卻劑進入U型管下 降段，并在冷室側(cè)管板的U型管連接處進入冷室，因此U型管管束內(nèi)的一次側(cè)冷卻劑流向都 是一致的；而U型管束外側(cè)的二次側(cè)冷卻劑在管束間橫向沖刷管束，并折流向上成為縱向 流，這樣二次側(cè)冷卻劑接受了一次側(cè)冷卻劑的熱量而成為汽液混合物，最終將一次側(cè)的熱 量傳輸出去。 但是，這種蒸汽發(fā)生器的下封頭水室結(jié)構(gòu)，不但制約了蒸汽發(fā)生器的一次側(cè)進出 口接管數(shù)和核電站一回路系統(tǒng)的布置方式及經(jīng)濟性，而且這種水室結(jié)構(gòu)下的U型管管束內(nèi) 單一流向的一次側(cè)冷卻劑也不利于管束外側(cè)的二次側(cè)冷卻劑的流動換熱，進一步影響到U 型管管束的二次側(cè)冷卻劑溫度分布及U型管的安全；其次，這種蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)不利于自 身的大型化。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中蒸汽發(fā)生器的下封頭水室結(jié)構(gòu)，不但制約了 蒸汽發(fā)生器的一次側(cè)進出口接管數(shù)和核電站一回路系統(tǒng)的布置方式及經(jīng)濟性，冷卻劑在U 型管管束內(nèi)單流向的流動換熱，進一步影響到U型管管束的二次側(cè)冷卻劑溫度分布及U型 管的安全的不足，提出核電站廠用改進型的一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生 器，所述蒸汽發(fā)生器包括下封頭水室、回路進出口 、隔板、管板、U型管管束，其特征在于，在 下封頭水室內(nèi)"十"字型隔板將水室均分為第一熱水室和第一冷水室、第二熱水室和第二冷 水室；冷熱水室相互交替，即一次側(cè)四水室；在下封頭水室管板上表面連接由2-N根倒U型 管組成管束，在下封頭水室底部與第一熱水室和第一冷水室對應(yīng)的安裝第一冷卻劑進口和 第一冷卻劑出口，與第二熱水室和第二冷水室對應(yīng)的安裝第二冷卻劑進口和第二冷卻劑出 □。 所述在第一熱水室和第一冷水室上面對應(yīng)的管板上表面安裝一半數(shù)量的倒U型 管管束，在第二熱水室和第二冷水室上面對應(yīng)的管板上表面安裝安裝另一半倒U型管管 束，同一半數(shù)量的倒U型管管束內(nèi)冷卻劑的流向是一致的，而兩半倒U型管管束內(nèi)冷卻劑的 流向是相反的，形成雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。 所述由2-N根的倒U型管組成管束N為12000根.。[0007] 所述第一冷卻劑出口和第二冷卻劑出口分別連接第一冷卻劑泵和第二冷卻劑泵。 本實用新型的有益效果是 從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度考慮，本實用型的"十"字型隔板相較傳統(tǒng)蒸汽發(fā)生器的單隔 板，它的厚度相對更薄，應(yīng)力集中效應(yīng)更弱；本實用型因為采用的是十字型隔板，十字型隔 板對管板及焊接在管板上的倒U型管管束的良好支撐效果，避免由于管板自重及U型管束 重量使管板受壓而引起屈曲變形破壞，因此水室上面的管板機構(gòu)由此隔板支撐時更容易滿 足管板的剛度要求；從根本上解決了增大蒸汽發(fā)生器一次側(cè)冷卻劑流量時蒸汽發(fā)生器大型 化所需滿足的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能之一。 從熱工水力角度考慮，本實用新型的隔板、管板溫度分布梯度更小，而且U型管束 內(nèi)冷卻劑的雙向流動，優(yōu)化了管束二次側(cè)冷卻劑的換熱環(huán)境，使二次側(cè)冷卻劑的溫度分布 更均勻，減弱U型管管束二次側(cè)所受的熱應(yīng)力沖擊。 從整個核電站的一回路系統(tǒng)布置方式考慮，本實用新型降低了核電站的廠建和維 護成本。 本實用新型從根本上解決了制約核電機組單機功率大型化及環(huán)路布置的經(jīng)濟性 問題之一，并且提高了高溫高壓運行工況下蒸汽發(fā)生器自身的安全性。為了進一步提高核 電站建設(shè)、維護的經(jīng)濟性和蒸汽發(fā)生器自身的安全性，

圖1是雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1中下封頭的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖2的仰視圖。 圖4是現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的隔板的縱切面上，溫度梯度比較曲線圖，x軸表示隔板 厚度，y軸表示隔板厚度上的溫度。 圖5是現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的管板縱切面上，溫度梯度較大處的縱切線上的溫度梯 度分布比較曲線圖，x軸表示管板厚度，y軸表示管板厚度上的溫度。
具體實施方式本實用新型為應(yīng)用于核電站一二回路樞紐設(shè)備的一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管 壓水堆蒸汽發(fā)生器，
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步闡述。 在圖1、2、3所示的雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖中，在下封頭 水室3內(nèi)設(shè)置的"十"字型隔板16將下封頭水室3均分為第一熱水室4和第一冷水室10、 第二熱水室5和第二冷水室11 ;冷熱水室相互交替，即一次側(cè)四水室；在下封頭水室管板6 上表面連接由2-N(N二 12000)根的倒U型管7組成的管束，在下封頭水室3底部與第一熱 水室4和第一冷水室10對應(yīng)的安裝第一冷卻劑進口 l和第一冷卻劑出口 12，與第二熱水室 5和第二冷水室11對應(yīng)的安裝第二冷卻劑進口 2和第二冷卻劑出口 13(如圖2、3所示)。 其中第一熱水室4和第一冷水室10上面安裝一半數(shù)量的倒U型管管束，在第二熱 水室5和第二冷水室11上面安裝另一半倒U型管管束，同一半數(shù)量的倒U型管管束內(nèi)冷卻 劑的流向是一致的，而兩半倒U型管管束內(nèi)冷卻劑的流向是相反的(如圖l所示的兩組倒 U型管內(nèi)冷卻劑流向為上升箭頭8方向和下降箭頭9方向所示)，形成雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。 在圖1中， 一次側(cè)冷卻劑分別從位置相對稱的兩個入口第一冷卻劑進口 1和第二 冷卻劑進口 2進入下封頭3的兩個熱室第一熱水室4和第二熱水室5，繼續(xù)向上流經(jīng)管板6， 進入2-N根的倒U型管7組成的管束，順著冷卻劑流向上升箭頭8方向上升至頂端位置后， 進入倒U型管管束二次側(cè)，順著冷卻劑流向下降箭頭9方向循環(huán)至第一冷卻劑出口 12和第 二冷卻劑出口 13，分別進入第一冷卻劑泵和第二冷卻劑泵。其中倒U型管管束7的外表面 與二次側(cè)冷卻劑接觸，二次側(cè)冷卻劑被汽化，完成一、二次側(cè)間的熱交換；然后冷卻劑泵再 將熱交換后冷卻劑返回冷卻劑進口 ，形成循環(huán)。 在圖4中，實線表示現(xiàn)有技術(shù)條件下兩出口一進口 Delt-125型蒸汽發(fā)生器的單隔 板縱切面上，溫度梯度較大處所在的橫切線上的溫度梯度分布情況，；這里以曲線形式說明 圖l所示的蒸汽發(fā)生器與現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽發(fā)生器的某些結(jié)構(gòu)特點。虛線表示本實用新型的 "十"字型隔板的縱切面上，溫度梯度較大處的橫切線上的溫度梯度分布情況，由于此兩種 結(jié)構(gòu)蒸汽發(fā)生器的水室水力直徑基本相等，在水室內(nèi)流體的物性參數(shù)及相應(yīng)的流量相等的 條件下，它們的溫度梯度也基本相同。這也表明本實用新型的隔板滿足熱力學(xué)的安全要求。 在圖5中，實線表示現(xiàn)有技術(shù)條件下兩出口一進口 A-125型蒸汽發(fā)生器和虛線表
示本實用新型下的管板縱切面上，溫度梯度較大處的縱切線上的溫度梯度分布情況，后者 的溫度梯度明顯要低于前者，這證實了本實用新型更安全。
權(quán)利要求一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器包括下封頭水室、進出口、隔板、管板、倒U型管管束，其特征在于，在下封頭水室內(nèi)設(shè)置的“十”字型隔板將下封頭水室均分為第一熱水室和第一冷水室、第二熱水室和第二冷水室；冷熱水室相互交替，即一次側(cè)四水室；在下封頭水室管板上表面連接由2-12000根倒U型管組成的倒U型管管束，在下封頭水室底部與第一熱水室和第一冷水室對應(yīng)的安裝第一冷卻劑進口和第一冷卻劑出口，與第二熱水室和第二冷水室對應(yīng)的安裝第二冷卻劑進口和第二冷卻劑出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器，其特征在 于，所述在第一熱水室和第一冷水室上面對應(yīng)的管板上表面安裝一半數(shù)量的倒U型管管 束，在第二熱水室和第二冷水室上面對應(yīng)的管板上表面安裝安裝另一半倒U型管管束，同 一半數(shù)量的倒U型管管束內(nèi)冷卻劑的流向是一致的，而兩半倒U型管管束內(nèi)冷卻劑的流向 是相反的，形成雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器，其特征在 于，所述第一冷卻劑出口和第二冷卻劑出口分別連接第一冷卻劑泵和第二冷卻劑泵。
專利摘要本實用新型公開了屬于熱交換設(shè)備領(lǐng)域的用于核電站一二回路的樞紐設(shè)備的一次側(cè)四腔室雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器。在下封頭水室內(nèi)設(shè)置的“十”字型隔板將下封頭水室均分為相互交替的冷熱水四腔室，在下封頭水室管板上表面連接由2-N根倒U型管組成的倒U型管管束，并按照第一熱水室和第一冷水室、第二熱水室和第二冷水室分半安置，同一半部分倒U型管管束中冷卻劑流向相同，兩半部分倒U型管管束中冷卻劑流向相反；因此管板上表面相連接的倒U型管管束中冷卻劑流向是雙向的，形成雙向流動換熱管壓水堆蒸汽發(fā)生器；使得倒U型管管束外表面的二次側(cè)冷卻劑流場的溫度分布更均勻，提高了蒸汽發(fā)生器自身的安全性，為蒸汽發(fā)生器大型化奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號F22B1/02GK201503005SQ200920110618
公開日2010年6月9日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者張小茹, 陸道綱 申請人:華北電力大學(xué)